散热风扇的应用.ppt

散热风扇的应用,对点（面）散热如对CPU和VGA等芯片类的散热。其主要作用是将芯片工作产生的热量通过风的流动传导出去，以保证芯片在常温下正常稳定的工作。对空间散热是将设备内部整体产生的热量通过抽风的形式传导到设备外部，以保证设备内所有的电子元器件能正常稳定的工作,近年来，由于芯片和其他一些电子元器件更新速度快，频率越来越高，对散热风扇需求量和依赖程度日益加大，目前产品广泛应用于计算机、通信、电源、变频器、仪器仪表、工业设备、安防、家电等行业。,应用范围,风扇基础知识,散热原理：风扇的工作原理是按能量转化来实现的，即：电能电磁能机械能动能。根据右手安培定则，导体通过电流会产生磁场，若将此导体置于另一固定磁场中，将会产生吸力或斥力，造成物体移动。,在直流风扇的扇叶内部，附着一事先充有磁性之橡胶磁铁。环绕着硅钢片，轴心部份缠绕两组线圈，并使用霍尔感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮流工作。硅钢片产生不同磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。当吸斥力大于風扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因此得以持续运转。,直流散热风扇的区分,1、依外型尺寸分:(a)40*40*10(20)mm-簡稱4010/4020(b)50*50*10(15,20)mm-簡稱5010/5015/5020(c)60*60*20(10,15,25)mm(d)70*70*15mm(e)80*80*10(15,20,25)mm(f)92*92*25mm(g)120*120*25(38)mm等,2、依常規電壓分:(a)05V:4.55.5VDC(b)12V:10.213.8VDC(c)24V:20.427.6VDC(d)48V:4352VDC等3、依轉速分:(a)高速(H)(b)中速(M)(c)低速(S),4、依軸承分:(a)滾珠軸承(BallBearing)(b)含油軸承(Sleeve)(c)單軸承,單滾珠(OneBall&OneSleeve)5、依電氣特性控制分:(a)FG信號輸出(偵測轉速)(b)RD信號輸出(報警裝置)(c)溫控(轉速隨溫變化而改變)(e)PWM控制等(脈衝調寬控制)6、出風方向分:(a)軸扇(B)离心扇(渦扇/Blower),产品结构,1、TWOBALL+鐵軸心結構(簡稱:雙培結構),風扇軸承使用2pcs滾珠，轉子軸心選用SUS420材質，滾珠軸承內部接觸模式為多點式接觸，滾動摩擦，為使滾珠軸承受擠壓損壞，在組裝滾珠軸承過緊，在這種情況下轉子運轉時因磁矩關係滾珠軸承會產生上下或左右偏擺從而形成音出現，所以雙滾珠軸承結構需在滾珠軸承和轉子間加一彈簧進預壓；在此彈簧的預壓選擇很重要，預壓太大影響轉速，且滾珠內部軸承增大其磨擦系而低使用壽命，預壓太小轉子會偏擺產生音,雙滾珠軸承結構風扇優點：轉速在額定電壓下運轉轉速較穩定，會油，在正常使用週期內噪音較大,使用壽命平均在60000小時左右雙滾珠軸承結構風扇缺點：因軸承結構複雜脆弱，操作中极因外和環境(如溫濕)變化而損壞,同時耐用性大幅低.噪音增大,相對價格偏高,3、含油軸承+鐵軸心結構(簡稱:SLEEVE結構、含油結構),風扇軸承採用1pcs含油軸承(銅粉加工)，轉子軸心選用SUS420材質，軸心與軸承為線接觸,動摩擦；對於含油軸承風扇，油品的選擇很重要(粘系低,耐高溫,失等)；粘系越大，越影響風扇的轉速，粘系小，油品失，一般含油軸承含油為8%15%之間，對於外加油(磨合油)的選擇一定要與含油軸承內部的油相兼溶，且有機結合，這樣才能起到最佳的初期潤效果，否則油品產生變質，積碳等常。含油軸承結構風扇優點：加工精要求高，制程工藝管制(簡單)，成本造價低含油軸承結構風扇缺點：在額定電壓下轉速需要一段時間后才到達穩定,在早期操作階段之噪音較滾珠軸承低，中后期以后因材特性及公差配合精問題，极產生磨耗，且在運轉過程中因微塵積使噪音逐漸上升，甚至出現明顯的摩擦聲或運轉順暢及咬死現象，使用壽命短,4、合軸承+氧化鋯軸心結構(簡稱:氧化鋯A結構),風扇軸承採用合含油軸承(銅和鐵粉按一定的比配合加工而成),轉子軸心選用氧化鋯軸心，加工方式與含油軸承結構風扇一樣，只是區別於，合含油軸承相對比銅粉含油軸承硬增加耐磨，再加上氧化鋯軸心(陶瓷軸心經過精密及鏡面加工，其表面粗可達Rt=0.040.05um,硬可達相當於HRC9095或Hv100，硬極高)，其整體動態摩擦特性得到大幅之改善氧化鋯軸承結構風扇優點:制程工藝管制，產品壽命期間噪音穩定且低於傳統的滾珠及動軸承系統，同時因軸承及軸心硬增大，從而減小相互間的摩擦耗損，延長風扇使用壽命(僅次於陶瓷軸心+陶瓷軸承)平均使用壽命在300,000小時氧化鋯軸承結構風扇缺點:在額定電壓下轉速需要一段時間后才到達穩定，與含油軸承系統差多，價格與單培較適中,信号输出方式,FG输出（测转速）此信號輸出主要是透過系統取風扇電磁場換的次計算出該風扇的轉速，風扇有3條電源線輸出，正負极和FG信號線(一般常為白色和黃色)RD输出（报警）此信號輸出主要是透過系統取風扇電磁場換on/off時的延時時間偵測判風扇的常，此功能帶AutoRestart。風扇有3條電源線輸出，正負极和RD信號線(一般常為白色和黃色)PWM（脈衝寬度調節）输出此信號輸出主要是根據系統的運用速(頻)控制風扇的轉速快慢，此功能帶AutoRestart。風扇有4條電源線輸出，正負极和FG信號線(一般常為白色和黃色)及PWM控制線(一般常為色和色),溫控风扇：此功能風扇可以使風扇的轉速隨溫的變化而改變，使系統有一個穩定的散熱效果，同時改同時段的噪音和延長風扇使用壽命，一般溫控風扇的實現有種方式，外置式和內置式，外置式一般在電源端加一熱敏電阻根據溫的高低改變內阻使之提供風扇電發生改變實現轉速變化；內置式是以熱敏電阻阻值大小控制控制IC實現換頻寬使之轉速變化。但是温控存在着电路设计复杂成本高和不使用小型机种（内部PCB放置不下）,风扇特性,电压包括额定电压（风扇正常工作时的电压），启动电压，电压使用范围（15）.电流额定电流（风扇正常工作时的最高电流）额定功率转速风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数，单位是rpm/rps。风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数、倾角、高、直径和轴承系统共同决定。风扇的转速可以通过内部的转速信号进测，也可以通过外部进测。风量就是每分钟风扇送出或吸入空气的体积M3/min(ft3/min),每分鍾多少方米（CFM）或方英尺(CMM).风压就是风扇克服阻进送封时所需要产生的压，分为静压和动压。静压是指平于气方向测到的压，动压是气体动所需动能转化为压的過程mm/H2O(inch/H2O),風壓水柱多少毫米(英寸).噪音风扇的噪音是风扇工作时产生杂音的大小，单位为分贝dB(A）。引起噪音的产生受多方面的影响，与机械正常磨擦力、电磁声及空气流动有关。风扇转速越高，风量越大，造成的噪音也就越大，,风压与风量的关系,风扇的风压和风量依负载的风阻而变化，风量等于零的时候风压最大；风压等于零的时则风量最大，风压风量的关系，称做风扇的性能曲线。使用并联或串联的风扇特性A)并联时的风扇风压不变而风量加倍B)串联时的风扇风量不变风压加倍,直流风扇可靠性性能验证,锁定保护验证将风扇在额定电压下锁定转子，不让其风扇运转来检验风扇定子的安全设置性能好坏。安规锁定时间为72小时，若72小时过后将锁定取消，风扇还能正常工作运转，同时电气性能正常。反向保护验证（极性保护）将风扇正负极电源线与供电器电源正负极反接在额定电压下测试72小时，风扇不能有烧毁不转，同时反向电流值为零mA。抗湿度验证因风扇长期在使用环境中面临不同温湿度，湿度大小将会影响电子零件的焊接效果，以最短有效的方法测试为将风扇置于水中通电能正常运转12小时（这为破坏性实验）材料防火等级验证主要效应为扇叶、外框的防火性；失效模式为防火等级不相符（为确保风扇产品在使用过程中安全，不因风扇产品选用材料不当而导致在高温条件下引起热变形及燃烧导常）。低温性能验证主要效应为油品粘度增加或凝固，材料硬化、脆化及收缩；失效模式为风扇不转，材料裂损等。将风扇置于-202密闭空室里通电（额定电压）和不通电两种方式测试168小时，通电风扇正常运转，不通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。,高温性能验证主要效应为结构变化，油品粘度降低蒸发；失效模式为结构失效，改变特性，润滑失效等。将风扇置于752密闭空室里通电（额定电压）和不通电两种方式测试500小时，通电风扇正常运转，不通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。高低温循环（冷热冲击）验证主要效应为检验风扇产品在两温度间快速变化材料异常及电子性能异常；失效模式为外框/扇叶脆裂，零件焊点脱落等引起风扇不正常工作。将风扇置于-102至652密闭空室里通电（额定电压）和不通电两种方式测试（一个周期为12小时，共10个周期），10个周期通电风扇正常运转，不通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。ON/OFF验证主要效应为检测风扇产品在实际使用过程中不间